Luận văn: Thiết kế hệ thống thu thập & giám sát dây chuyền lắp ráp encoder

Luận văn thạc sĩ trình bày thiết kế hệ thống thu thập số liệu và giám sát cho dây chuyền lắp ráp encoder, giúp tối ưu hóa và kiểm soát sản xuất.

• Tác giả: Dương Bá Hải
• Người hướng dẫn: PGS. Bùi Đăng Thành
• Trường học: Đại học Bách khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Điều khiển và tự động hóa
• Đề tài: Hệ thu thập số liệu và giám sát dây chuyền lắp ráp encoder
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Hệ Thu Thập Số Liệu và Giám Sát Dây Chuyền Lắp Ráp Encoder

Hệ thu thập số liệu và giám sát là một giải pháp công nghệ hiện đại được áp dụng trong các dây chuyền sản xuất hiện đại, đặc biệt là trong lĩnh vực lắp ráp encoder tại các nhà máy sản xuất điện tử. Hệ thống này cho phép thu thập, xử lý và phân tích dữ liệu từ nhiều cảm biến và thiết bị đo lường trên dây chuyền lắp ráp. Encoder là một thiết bị quan trọng trong các ứng dụng tự động hóa công nghiệp, được sử dụng để đo vị trí, vận tốc và gia tốc của các bộ phận chuyển động. Việc thiết kế một hệ thống giám sát toàn diện không chỉ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm thiểu lỗi và tăng hiệu suất làm việc của dây chuyền.

1.1. Định Nghĩa và Chức Năng Chính

Hệ thu thập số liệu là tập hợp các thiết bị và phần mềm được thiết kế để thu thập, lưu trữ và xử lý thông tin từ các cảm biến được lắp đặt trên dây chuyền sản xuất. Chức năng chính bao gồm: đo lường các thông số kỹ thuật như lực ấn, nhiệt độ, tín hiệu điện; giám sát thời gian thực các hoạt động của máy; phát hiện sự cố và bất thường; ghi lại lịch sử sản xuất để phục vụ kiểm tra chất lượng.

1.2. Tầm Quan Trọng Trong Sản Xuất Encoder

Trong quá trình lắp ráp encoder, các yêu cầu chất lượng rất khắt khe. Hệ thống giám sát giúp đảm bảo mỗi bước công nghệ được thực hiện đúng tiêu chuẩn, từ gắn nhíp, lắp trục, đến lắp các bộ phận điện tử. Việc kiểm tra lực ấn, độ chính xác của các tín hiệu đầu ra là những yếu tố sống còn để đảm bảo chất lượng sản phẩm encoder.

II. Kiến Trúc và Thành Phần Của Hệ Thống

Một hệ thống thu thập dữ liệu hoàn chỉnh cho dây chuyền lắp ráp encoder gồm ba tầng chính: tầng thiết bị cảm biến và đo lường, tầng bộ xử lý trung tâm (PLC), và tầng phần mềm giám sát. Hệ thống này sử dụng công nghệ PROFIBUS-DP để truyền thông dữ liệu giữa các cụm máy và máy tính trung tâm. Các cảm biến như cảm biến nhiệt độ PT100, thiết bị đo lực Kistler, và thiết bị đo rò điện Kikusui được kết nối với bộ điều khiển PLC Siemens S7-300. Cấu trúc này cho phép thu thập dữ liệu từ các công đoạn kiểm tra lực ấn cụm công tắc, đo lường tín hiệu đầu ra và các thông số quan trọng khác.

2.1. Các Cảm Biến và Thiết Bị Đo Lường

Các cảm biến đo lường được lắp đặt tại từng công đoạn sản xuất, bao gồm: cảm biến nhiệt độ để giám sát nhiệt độ môi trường và thiết bị; thiết bị đo lực Kistler maXYmos để kiểm tra lực ấn cụm công tắc; thiết bị đo rò điện Kikusui TOS8080 để kiểm tra cách điện. Tất cả dữ liệu từ các cảm biến này được truyền đến bộ điều khiển trung tâm.

2.2. Bộ Xử Lý Trung Tâm PLC

PLC Siemens S7-300 đóng vai trò là bộ xử lý trung tâm, được lập trình để thu thập dữ liệu từ các thiết bị đo lường, thực hiện các phép tính logic, kiểm tra điều kiện và điều khiển các hành động trên dây chuyền lắp ráp. PLC có khả năng lưu trữ dữ liệu tạm thời, ghi nhập các sự cố, và truyền thông với máy tính trung tâm thông qua mạng PROFIBUS-DP.

III. Phần Mềm Giám Sát và Điều Khiển

Phần mềm giám sát và điều khiển được cài đặt trên máy tính trung tâm, cung cấp giao diện đồ họa thân thiện cho người vận hành. Phần mềm này được thiết kế để hiển thị trạng thái thời gian thực của từng cụm máy trên dây chuyền lắp ráp encoder, cho phép người vận hành theo dõi tiến độ sản xuất, nhận cảnh báo khi có sự cố, và lưu trữ lịch sử dữ liệu sản xuất. Giao diện chính của chương trình thu thập số liệu và giám sát được chia thành các tab riêng, mỗi tab tương ứng với một cụm máy hoặc công đoạn sản xuất. Phần mềm tích hợp khả năng xuất báo cáo chi tiết, phân tích dữ liệu lịch sử và hỗ trợ quyết định điều chỉnh quy trình sản xuất.

3.1. Giao Diện Người Dùng và Các Chức Năng

Giao diện chính của phần mềm hiển thị tổng quan về toàn bộ dây chuyền lắp ráp, bao gồm các đèn báo trạng thái máy, giá trị các thông số đo lường và các nút điều khiển. Mỗi cụm máy (máy 1, 2, 3, 4) có giao diện riêng cho phép điều khiển chi tiết, xem dữ liệu lịch sử và cài đặt các thông số hoạt động.

3.2. Lưu Trữ và Phân Tích Dữ Liệu

Hệ thống lưu trữ dữ liệu tất cả các thông số đo được trong suốt quá trình sản xuất. Dữ liệu này được sử dụng để phân tích hiệu suất dây chuyền lắp ráp, phát hiện xu hướng lỗi, và cải thiện quy trình. Các báo cáo có thể được xuất ra dưới nhiều định dạng khác nhau phục vụ kiểm tra chất lượng.

IV. Kết Quả và Lợi Ích Của Hệ Thống

Việc triển khai hệ thu thập số liệu và giám sát cho dây chuyền lắp ráp encoder đã mang lại những kết quả rõ rệt trong nâng cao chất lượng sản xuất. Hệ thống cho phép phát hiện kịp thời các khiếm khuyết trong quá trình lắp ráp, từ đó giảm tỷ lệ sản phẩm lỗi. Khả năng giám sát thời gian thực giúp người vận hành phát hiện và xử lý sự cố trước khi ảnh hưởng đến toàn bộ dây chuyền sản xuất. Ngoài ra, dữ liệu lịch sử được lưu trữ có giá trị to lớn trong việc tối ưu hóa quy trình, đào tạo nhân viên và nâng cao hiệu suất tổng thể của nhà máy. Với mạng truyền thông PROFIBUS-DP, hệ thống có độ tin cậy cao và khả năng mở rộng, dễ dàng thích ứng với các nhu cầu sản xuất thay đổi.

4.1. Cải Thiện Chất Lượng Sản Phẩm

Hệ thống giám sát giúp đảm bảo mỗi encoder được sản xuất đều đạt tiêu chuẩn chất lượng cao nhất. Bằng cách kiểm tra liên tục lực ấn, tín hiệu điện và các thông số khác, hệ thống phát hiện ra những sai lệch nhỏ nhất so với tiêu chuẩn và cảnh báo ngay lập tức.

4.2. Tối Ưu Hóa Hiệu Suất Sản Xuất

Nhờ khả năng phân tích dữ liệu lịch sử, người quản lý có thể xác định các nút cổ chai trong dây chuyền lắp ráp, tối ưu hóa thời gian công đoạn và tăng sản lượng. Hệ thống cũng giúp dự báo các lỗi tiềm ẩn, cho phép bảo trì phòng ngừa hiệu quả.

Trích đoạn nội dung tài liệu

DUONG BA HAI DE TAI NGHIEN CUU THIET KE HE THU THAP SO LIEU VA GIAM SAT CHO DAY CHUYEN LAP RAP ENCODER Chuyên ngành : Điều khién va tu déng héa LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUAT NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS. BÙI ĐĂNG THIẢN11 Hả Nội — 2018 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là Dương Bá Hải, học viên lớp Cao học Điêu khiển vả tư động hóa Khóa 2015B. Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cửu của riêng tôi dưới sự hướng dân của PGS. Bủi Đăng Thành.

Các kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bổ trong bắt kỷ công trình nảo khác. Tác giả luận văn Dương Bá Hải Đương Bá Hải 1 Điều khiến và tự động hóa Luận văn thạc sĩ kỹ thuật LỜI CẢM ƠN Luân văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn tận tỉnh của PGS. Bài Ding Thanh Lời đầu tiên, tác giả xin chân thanh cảm on Thay da tan tinh hưởng dẫn và cung cấp cho em những tải liêu để hoàn thành luân văn nảy, cũng như truyền thụ những kinh nghiệm quý bảu trong suốt thời gian lảm luận văn. Tác giả xin trân trọng cảm ơn các Thảy, Cô Viện Điện trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình chỉ bảo trong suốt khóa học vừa qua Xm cám ơn các thành viên trong gia đình, những người luôn dành cho tác giả những tinh cảm và chia sẻ những lúc kho khăn trong cuộc sỏng.

Luận văn cũng là món quả tỉnh thân mà tác giả trân trọng gửi tặng đến các thành viên trong gia đỉnh Cuối cùng xin gửi đến những người thân yêu, các bạn, anh chị, các đồng nghiệp. đã góp ý, giúp đỡ vẻ tính thân cũng như kinh nghiệm và kiên thức một lời biết ơn sâu sắc nhất TÁC GIẢ Đương Bá Hải 2 Điều khiến và tự động hóa Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 2.3 Công đoạn kiểm tra lực ân cụm công tắc của sản phẩm, 33 3. Bộ thu thập trung tâm 34 3. Máy tính trung tâm.1, Phan mem cho bé thu thap 2.

Phần mềm trên máy tỉnh trung tâm.5 Kết luận chương2. 47 CHƯƠNG 3 - KÉT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC.1 Câu hình mạng truyền thông trong hệ thống thiết kẻ.2 Giao điện điều khiển giảm sát 49 KET LUAN VA HUGNG PHAT TRIEN CUA DE TAL. 54 TÀI LIÊU THAM KHẢO.ocecoocooeoi Wto4d080uIboia6 Đương Bá Hải 8 Điều khiến và tự động hóa Luận văn thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Chức năng của Eneod&er. 5s ccnrrrererrrrrer ote Hinh 1.2: Phân loại Eneoder.

ioyelGwiSemW00nndaatrrSngãzraiid Hình 1.3: Dạng tín hiệu đầu ra của Eneoder.4: Độ lệch pha của 2 tín hiệu. §iSotiuitctetttrottststassaasassou Tố Hình 1.5: Định dạng tin hiệu đầu ra của eneoder.6: Đặc tính chuyễn mạch.7: Độ nảy của tín hiệu 14 Hình 1.8: Độ nhiễu của tín hiệu. ce n lS Hình 1.9: Độ lệch pha của tín hiệu.10: Cầu tạo sản phẩm Eneoder.11: Sơ đô dây chuyên lắp rap encoder.12: Hình dạng chôi.14: Gắn nhíp lên bushing. Vô osoniniadessadisi2O Hình 1.15: Lắp giá đỡ chỗi vào bushing.

recess abs 20 Hinh 1.16: Lap truc vao bushing .17: Gắn cameap lên trục. TH H n0 2 sxy seessee.18: Gắn mũ nhựa lên trụ€.19: Contactor va contact base. scanctaicain 8 song Hình 1.20: Gắn push pÏate lên contaet base.21: Sản phẩm Encoder hoan chinh ° =.1: Sơ đồ khối của hệ thông.2: Cảm biển nhiệt độ PL100.6036 scans BX Hình 2.3: Thiét bị đo rò điện Kikusui TOS8080 32 Hình 2.4: Thiết bị đo lực Kistler maXYmos 5867.5: Bộ thu thập trung tâm PLC Siemens S7-300 34 Hình 2.6: Lưu đồ thuật toán cum máy số 1. „38 Đương Bá Hải 4 Điều khiến và tự động hóa Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hình 2.7: Lưu đồ thuật toán cụm máy số 2 40 Hình 2.8: Lưu đồ thuật toán cụm máy số 3.9: Lưu đồ thuật toán cụm máy số 4 44 Hinh 2.10: Phan mém trên máy tính trung tâm.1: Giao điện chính mạng truyền thông công nghiệp PROFIBUS~ DP.2: Giao điện chính chương trình thu thập số liệu và giám sát đây chuyên .3: Giao diện điều khiển cụm máy số 1 Hình 3.4: Giao diện điều khiễn cụm máy số 2 Hình 3.5: Giao điện điều khiển cụm máy số 3 Hình 3.6: Giao diện điều khiển cụm máy số 4 Dương Bá Hải 5 Điều khiến và tự động hóa Luận văn thạc sĩ kỹ thuật CHUONG 1-DAY CHUYEN LAP RAP ENCODER 1.

Giới thiệu về công ty Panasonic Panasonic là một công ty chế tạo thiết bị điện, điện tử có tiền thân là công ty chế tạo thiết bị điện tử. “Matsushita Electric Industrial” dong trụ sở ở Kadoma, tỉnh Osaka, Nhật Bản Công ty được Konosuke Matsushita thành lập năm 1918 để bán phích cắm điện và đui bóng đèn. Năm 1923, công ty này sân xuất đèn xe đạp. Năm 1926, sản phẩm đầu tiên hãng đưa ra thị trường dưới nhãn hiệu ®National” lả đẻn pin với pha đèn hình vuông.

Kẻ từ đỏ hãng đã thành nhà sản xuất điện tử lớn nhất Nhật Bản. Ngoài sản phẩm điện tử, Matsushita còn sản xuất các sản phẩm không phải là điện tử khác như các tiên ích gia đình. Từ năm 1955, công ty mở rộng mạng lưới bán hảng ra nước ngoài vả khiến nhãn hiệu Panasonic nỏi tiếng khắp thể giới. Panasonic đã trở thành một trong những tập đoàn sản xuất các thiết bị điện tử lớn nhất thê giới bao gồm rất nhiều các công ty con trên khắp thế giới sản xuất các mặt hàng khác nhau.

Ở Việt Nam có 5 công ty sản xuất các mặt hàng khác nhau: © Céng ty TNHH Panasonic AVC Networks Viét Nam: Công ty sản xuất và kinh doanh các thiết bị điện tử dân dụng như các sản phẩm TV màu vả thiết bị nghe - nhìn khác với chất lượng đảm bảo tiêu chuẩn và công nghệ Nhật Ban © Céng ty TNHH Panasonic Appliances Viét Nam (PAPVN): Là một trong những công ty sản xuất thiết bi gia dụng hàng đầu Việt Nam với 2 sản phẩm chính là tủ lạnh vả máy giặt ¢ Céng ty TNHH Panasonic System Networks Viét Nam (PSNV): Công ty P§NV chuyên sản xuất và lắp ráp các sản phẩm điện tử viễn thông chất lượng cao và thân thiện với môi trường bao gồm điện thoại mẹ con, điện thoại cửa, thiết bị thanh toán đầu cuối Đương Bá Hải 9 Điều khiến và tự động hóa Luận văn thạc sĩ kỹ thuật MO DAU Trong thoi dai ngay nay, cùng với sự phát triển của các ngành kỹ thuật, công. nghệ thông tin gop phân cho sự phát triển của kỹ thuật điều khiển và tự động hoa Trong công nghiệp hàng hỏa thường được sản xuất theo các dây chuyền công nghiệp hiện đại theo các quy trình sản xuất được nghiên cửu kỹ càng. Cuộc sống của con người ngảy cảng được nâng cao nên yêu câu vẻ chất lượng của hàng hóa cũng ngảy một cao. Cho nên hàng hóa sản xuất trên các dây chuyển công nghiệp được đảm bảo chất lượng rất khắt khe.

Do đó hệ thông tự động điều khiển giám sát, thu thập dữ liêu là rất thiết thực vả cần thiết. Do vậy chỉ cần một người để giảm sát vận hành của hệ thông thông qua một phần mềm cải đặt trên máy tính đặt tại phỏng điều khiển. Hệ thống nảy cỏ thể giảm sát được nhiều thông số trên dây chuyền như: số lượng sản phẩm sản xuất được, thời gian sản xuất trung bình của một sản phẩm, tình trạng hoạt động của các may, Chính vi vậy tôi đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu thiết kế hệ thu thập số liệu và giám sát cho dây chuyên lắp ráp Eneoder” với mục đích nghiên cứu, xây dựng hệ thống điều khiên giám sát đây chuyên thông qua một phân mềm trên máy tính. Mục đích và nội dung của đề tài bao gồm: © Nghién cin ve day chuyên lắp ráp Encoder © Thiết kế hệ thống: Lựa chon phan cứng, xây dựng sơ đỏ khối của hệ thống, thiết kế phần mẻm, lập trình phân mềm trên phân mềm công nghiệp «Chay mô phỏng hệ thông Để tài được hoàn thành với sự giúp đỡ nhiệt tình của PGS.

Bùi Đăng Thanh. Mặc dù đã rất có gắng nghiên cứu nhưng chắc hẳn không tránh khỏi những, thiểu sót. Tôi rất mong sự góp ý của các thây cô và các bạn đề đẻ tải của tôi được đây đủ hơn Tôi xin chân thanh cam on! Đương Bá Hải 6 Điều khiến và tự động hóa Luận văn thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Chức năng của Eneod&er. 5s ccnrrrererrrrrer ote Hinh 1.2: Phân loại Eneoder.

ioyelGwiSemW00nndaatrrSngãzraiid Hình 1.3: Dạng tín hiệu đầu ra của Eneoder.4: Độ lệch pha của 2 tín hiệu. §iSotiuitctetttrottststassaasassou Tố Hình 1.5: Định dạng tin hiệu đầu ra của eneoder.6: Đặc tính chuyễn mạch.7: Độ nảy của tín hiệu 14 Hình 1.8: Độ nhiễu của tín hiệu. ce n lS Hình 1.9: Độ lệch pha của tín hiệu.10: Cầu tạo sản phẩm Eneoder.11: Sơ đô dây chuyên lắp rap encoder.12: Hình dạng chôi.14: Gắn nhíp lên bushing. Vô osoniniadessadisi2O Hình 1.15: Lắp giá đỡ chỗi vào bushing.

recess abs 20 Hinh 1.16: Lap truc vao bushing .17: Gắn cameap lên trục. TH H n0 2 sxy seessee.18: Gắn mũ nhựa lên trụ€.19: Contactor va contact base. scanctaicain 8 song Hình 1.20: Gắn push pÏate lên contaet base.21: Sản phẩm Encoder hoan chinh ° =.1: Sơ đồ khối của hệ thông.2: Cảm biển nhiệt độ PL100.6036 scans BX Hình 2.3: Thiét bị đo rò điện Kikusui TOS8080 32 Hình 2.4: Thiết bị đo lực Kistler maXYmos 5867.5: Bộ thu thập trung tâm PLC Siemens S7-300 34 Hình 2.6: Lưu đồ thuật toán cum máy số 1. „38 Đương Bá Hải 4 Điều khiến và tự động hóa Luận văn thạc sĩ kỹ thuật MỤC LỤC LOI CAM DOAN 1 LỜI CẢM ƠN.

2 DANH MỤC CÁC KỶ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT. DANH MỤC GẮC HÌNH VŨ: cá csscn.2n hinh ỹghghu nga 2g ga nghĩ su MO DAU. 6 CHUONG 1 - DAY CHUYEN LAP RAP ENCODER. Giới thiệu vẻ công ty Panasonie.

Giới thiệu vẻ sản phẩm Encoder.1 Phạm vi ứng dụng chính.2 Tiêu chuẩn kỹ thuật của sản phẩm Encoder 13 1. Giới thiêu về dây chuyên sản xuất Eneodkr.1 So dé day chuyên sản xuất Encoder. Các thông số chính, thông số cân đo và giám sát của dây chuyên 24 CHƯƠNG 2 - THIET KE HE THONG THU THAP SO LIBU VA GIAM SAT.1 Yêu câu của hệ thu thập vả giám sát.2 Sơ đổ khối của hệ thống 28 2⁄2:1. Hoạt động của hệ THẲNG? cua ca 22 dán HA Lo gH HÀ ngoan gg 28 2.2 Số lượng dau vao va dau ra được sử dụng,.

28 243 Thiết kẻ phản cứng. Phan thigt bi do. c cscs s ses sts s ses sntensn e n seses e „u31 2.1 Công đoạn gắn chối lên giá đỡ chỗi và công đoạn lắp push plate.2 Công đoạn kiểm tra tỉnh trạng rỏ điện của sản phẩm. 32 Dương Bá Hải 7 Điều khiến và tự động hóa Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hình 2.7: Lưu đồ thuật toán cụm máy số 2 40 Hình 2.8: Lưu đồ thuật toán cụm máy số 3.